EP3101370A2 - Temperiergerät, insbesondere fahrzeugtemperiergerät - Google Patents

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EP3101370A2
EP3101370A2 EP16163569.3A EP16163569A EP3101370A2 EP 3101370 A2 EP3101370 A2 EP 3101370A2 EP 16163569 A EP16163569 A EP 16163569A EP 3101370 A2 EP3101370 A2 EP 3101370A2
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EP
European Patent Office
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magnetic field
tempering
heat
iii
region
Prior art date
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EP16163569.3A
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English (en)
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EP3101370A3 (de
EP3101370B1 (de
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Michael Humburg
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a temperature control device, in particular affytemperier réelle, which can be used by utilizing the magnetocaloric effect for cooling or heating, for example, a vehicle interior.
  • magnetocaloric material In heat pumps that use the magnetocaloric effect, magnetocaloric material is alternately moved into and out of the magnetic field.
  • a spin alignment of the electrons of the magnetocaloric material takes place under the influence of the magnetic field.
  • This spin alignment of the magnetic moments in the magnetic field causes the magnetic entropy to decrease. Since the total entropy of the system can not decrease, a thermal entropy manifesting in a rise in temperature increases.
  • the magnetocaloric material is moved out of the magnetic field, the reverse process takes place. The temperature of a magnetocaloric material moved out of a magnetic field decreases.
  • a temperature control device in particular afterwardstemperier réelle comprising a flowed through by heat transfer medium and / or flow around, magnetocaloric material constructed, preferably annular Temperier stresses, a Temperier Economics about a rotational axis rotatably receiving Temperier stressesamgefit with a Temperier redesignraum, a plurality of successively in the circumferential direction Tempering sectors each with a cooling area and a circumferentially next to the cooling area arranged magnetic field heating area, at least two adjacent Temperiersektoren a heat transfer medium circulation of the magnetic field heating range of one of these Temperiersektoren to the cooling range of the other of these Temperiersektoren and the cooling range of the other of these Temperiersektoren to Magnetic field heating range of one of these Temperiersektoren, wherein at least one Te Mperiersektor the cooling region of a heat input fluid for introducing heat in this Temperiersektor is flowed through and / or wherein at least
  • the temperature control device can operate in the manner of a heat pump in order, on the one hand, to cool the heat input fluid by thermal interaction and, on the other hand, to heat the heat removal fluid.
  • heat is transferred from the heat input fluid to the heat dissipation fluid.
  • the heat input fluid can be used in an associated heat exchanger arrangement to cool another medium, for example, the air to be introduced in a vehicle interior, or the heat removal fluid can be used, for example to heat the air to be introduced into a vehicle interior. Since the efficiency of the temperature control device according to the invention increasing temperature increases in particular the heat input fluid, the use as a cooling device, so for example asharirytisier réelle, particularly advantageous.
  • a magnet assembly in association with each magnetic field heating region, be provided for generating a magnetic field passing through the magnetic field heating region.
  • At least one tempering the magnet arrangement is arranged to generate a substantially radially oriented magnetic field and / or the heat transfer medium circulation to produce a magnetic field heating area and the cooling region is formed substantially axially flowing through the heat transfer medium flow.
  • the magnet arrangement is arranged to generate a substantially axially oriented magnetic field and / or the heat transfer medium circulation is designed to produce a heat transfer medium flow which flows essentially radially through the magnetic field heating area and the cooling area.
  • the Temperier stresses in Temperier Economicsegepuse a the Temperier stresses in a first radial direction, preferably radially inward, limiting the first Genzouse possessswandung and the Temperier stressesor on a second radial side in a second radial direction, preferably radially outward , bounding second housing peripheral wall.
  • the Temperier Scienceseaugephase comprises the Temperier stressesraum on a first axial side in a first axial limiting first Gephaseestirnwandung and the Temperier stresses itraum on a second axial side in a second axial direction opposite the second axial direction limiting second Gephaseestirnwandung.
  • the tempering is substantially completely encapsulated and thus can be flowed through without the risk of leakage to the outside of the heat transfer fluid of the heat transfer circulations.
  • the magnet arrangement has at least one first magnet and at a second radial side at a first radial side and / or a first axial side relative to the temperature-body receiving space. and a second axial side with respect to the Temperier stressesraums comprises at least one second magnet.
  • the magnetic field can be generated by the use of one or more permanent magnets.
  • a heat exchanger arrangement through which the heat removal fluid can flow be provided by the heat removal fluid, and / or a heat exchanger arrangement through which the heat introduction fluid can flow is allowed to absorb heat in the heat introduction fluid.
  • a temperature control device in particular a vehicle temperature control device, comprising a tempering body, which can be flowed through by heat transfer medium and / or flowed around with magnetocaloric material, a tempering body receiving housing which rotatably receives the temperature control body about a rotation axis Temperier Economicsfactraum, a plurality of circumferentially alternately successive cooling regions and magnetic field heating regions, wherein at least one cooling region can be flowed through by a heat input fluid, at least one magnetic field heating region can be flowed through by a heat removal fluid, and wherein at least one cooling region and a magnetic field heating region adjacent thereto a heat transfer medium circulation from the cooling area to the magnetic field heating area and from the magnetic field heating Ngs Suite is provided to the cooling area.
  • a temperature control device in particular a vehicle temperature control device, comprising a tempering body, which can be flowed through by heat transfer medium and / or flowed around with magnetocaloric material, a tempering body receiving housing which rotatably
  • a multi-stage heat pumping process may be provided, wherein one cooling region and one adjacent magnetic field heating region may cooperate to provide a magnetic interaction induced adiabatic heating and subsequent adiabatic cooling in the respective cooling region.
  • the cooling region through which the heat introduction fluid can flow and the magnetic field heating area through which the heat removal fluid can flow are arranged adjacent to one another.
  • such a structure may be formed with alternately circumferentially consecutive cooling regions and magnetic field heating regions with all the above-described feature groups individually or in combination.
  • a temperature control device which can be used, for example, for thermal conditioning, in particular for cooling, of a vehicle interior is designated generally by 10.
  • This in Fig. 1 in a perspective view shown temperature control unit 10 includes a Temperier restructuring scheme 12, which may be formed, for example, two mutually substantially identically constructed, in the direction of a housing axis A successively arranged housing shells 14, 16.
  • the housing 12 or each of the housing shells 14, 16 is formed with a first Gephouseherebyswandung 20 and radially outwardly bounding second Genzouse obviouslyswandung 22 designated with a generally designated 18, for example annular cylindrical Temperier Economicsfactraum.
  • substantially fluid-tight encapsulated tempering body receiving space 18 is a in its shape to the shape of the Temperier stressesraums adapted 18 and thus, for example, also essentially annular cylindrical trained tempering 28 rotatably received about the housing axis A.
  • the tempering body 28 can be driven in the substantially stationary Temperiersammlungagethrouse 12 by an example also integrated in this housing electric motor drive for rotation.
  • This drive may, for example, in a axial end of the Temperier Economicsabilitygekoruses 12 a stator and in the associated axial end portion of the tempering 28 include a rotatable about this with the housing axis A rotor assembly of an electric motor.
  • the tempering body 28 is constructed with magnetocaloric material.
  • Such a magnetocaloric material is characterized in that, due to the orientation of the magnetic moments in the material as it moves into a magnetic field, heating thereof occurs, while when the magnetocaloric material is moved out of the magnetic field, cooling occurs.
  • a cyclic process can be created in which heat is removed from the magnetocaloric material in the magnetic field and heat is applied to the magnetocaloric material positioned outside the magnetic field and thus at a lower temperature level , This cycle allows the use of a tempering device 10 designed as a heat pump.
  • the tempering body 28 In order to remove heat from the tempering body 38 or to supply heat to the tempering body 28, it is surrounded or flowed through by a fluid, generally a liquid.
  • a fluid generally a liquid.
  • the tempering body 28 can be provided with porous or with flow-through openings or channels formed structure, so that a, as explained below, the Temperier redesignfactraum 18 flowing fluid can dissipate heat from the tempering 28 or enter into this.
  • the generally annular structure of the temperature control 10 is in the embodiment example shown in the figures as in Fig. 3 shown divided into a total of four tempering I to IV.
  • Each of the tempering sectors I to IV comprises in the circumferential direction about the housing axis A successively or juxtaposed a cooling region 30 and a magnetic field heating region 32. This results in an alternating circumferential sequence of cooling regions 30 and magnetic field heating regions 32 of the four tempering I to IV.
  • each of the four magnetic field heating regions 32 is associated with a magnet assembly generally designated 34.
  • Each of these magnet arrangements 34 may be formed, for example, with one or more magnets 36, in particular permanent magnets, arranged in the region of the first housing peripheral wall 20, and one or more magnets 38, in particular permanent magnets, arranged in the region of the second housing peripheral wall 22, ie radially outside the temperature control body 28 ,
  • a magnetic field M which substantially passes radially through this in the illustrated example can be provided.
  • a heat carrier medium circulation generally designated 40 is provided between the cooling region 32 of one of these tempering sectors and the magnetic field heating region 32 of the other of these tempering sectors.
  • This includes a first circulation passage 42 leading from each magnetic field heating area to an adjacent cooling area and a second circulation passage 44 leading from this cooling area 30 to the magnetic field heating area 32.
  • a circulation pump 45 may be provided in one of the circulation conduits, for example, the first circulation passage 42, which can be operated to maintain the circulation of the heat transfer medium.
  • a circulation pump 45 may be provided in the breakdown into a total of four tempering sectors I to IV, a total of three such heat transfer medium circulations 40 are provided successively in the circumferential direction.
  • the structural design may be such that the heat transfer medium circulating in a respective heat transfer medium circulation flows through the temperature control body 28 substantially in the direction of the housing axis A,
  • the first and second circulation lines 42, 44 may open into the temperature-body receiving space 18 in the region of the first housing end wall 24 and the second housing end wall 26, respectively. It should be noted that in the tempering body receiving space 18 in the circumferential direction no separation of the different fluid circulations 40 from each other.
  • a circulation, generally designated 46, of a heat introduction fluid is provided.
  • This circulation 46 comprises a circulation line 48 which opens into the tempering-body receiving space 18 in the region of the cooling region 30 of the tempering sector IV, so that in this peripheral region heat-introducing fluid is introduced into the tempering-body receiving space 18 and thus the tempering body 28 and also withdrawn therefrom can be.
  • a circulation pump 50 is provided in the circulation line 48.
  • a heat exchanger arrangement 52 is provided, in which the heat introduction fluid flowing in the circulation line 48 can absorb heat. For example, a thermal interaction can take place between the air to be introduced into a vehicle interior and the heat input fluid circulating in the circulation line 48.
  • a circulation 54 is provided by heat removal fluid.
  • This circulation 54 comprises a circulation line 56, which in the region of the magnetic field heating region 32 of the tempering sector I at the two housing end faces 24, 26 opens into the Temperier stressesraum 18, so that in this peripheral region a tempering body 28 passing through and / or flowing around flow of heat removal fluid can be generated.
  • a circulation pump 58 is provided in the circulation line 56.
  • a heat exchanger assembly 60 is provided in the circulation line 56. In this heat exchanger assembly 60, the heat removal fluid flowing in the circulation line 56 may transfer heat to another medium, for example, the ambient air outside a vehicle cabin.
  • the same fluid especially the same liquid used As for the circulation 46 and the circulation 54.
  • the same fluid can be used in this case in a particularly advantageous embodiment of water as fluid.
  • the operation of the temperature control device 10 for cooling the air which is thermally interacting with the circulating fluid in the region of the heat exchanger arrangement 52 and which is to be fed into a vehicle interior is described below.
  • this peripheral region of the tempering body 28 which is positioned in the cooling region 30 of the tempering sector IV in this initial state, then this peripheral region becomes counterclockwise at the beginning of the rotation of the tempering body 28 into the magnetic field heating region 32 of the tempering I move. Due to the above-explained physical effect of the spin alignment in the magnetic field M present in the magnetic field heating region 32, the region of the tempering body 28 entering this magnetic field heating region 32 heats up. It will therefore have a temperature which is above the ambient temperature level of the temperature M in FIG the circulation 54 flowing heat removal fluid is located. This means that the heat removal fluid absorbs heat from the temperature control body 28 and transmits it in the region of the heat exchanger arrangement 60 to the ambient air, which is also present, for example, at the initial temperature level.
  • a region of the annular tempering body 28 previously positioned in the magnetic field heating region 32 of the tempering sector IV moves into the cooling region 30 of the tempering sector IV. Since this region of the tempering body 28 is formed from the magnetic field heating region 32 of the tempering sector IV existing magnetic field M is moved out, the spin alignment is lost and the tempering 28 cools down locally. This means that the heat introduction fluid flowing in the circulation 46 is also cooled or transfers heat to the temperature control body 28.
  • the heat input fluid leaving the temperature control body receiving space 18 flows through the heat exchanger arrangement 52 and absorbs heat from the air at a higher temperature level, ie initially at the ambient temperature level, and to be introduced into a vehicle interior. This air is thus cooled and can be cooled introduced into the vehicle interior.
  • each of the circumferentially successive circulations 40 a corresponding process takes place between the magnetic field heating region 32 of the tempering sector I and the cooling region 30 of the tempering sector IV.
  • Each peripheral region of the tempering body 28 entering a magnetic field heating region 32 is heated and each peripheral region of the tempering body 28 entering a cooling region 30 is cooled.
  • the circulations 40 are provided so that such cycles are connected in multiple stages and in each of the circumferentially successive cycles a temperature change, in particular temperature decrease of the tempering 28 in its counterclockwise movement can be caused.
  • the temperature changes generated in the successive cyclic processes add up or overlap to form an overall temperature change. This means that heat is transferred from the heat input fluid in the circulation 46 to the heat removal fluid in the circulation 54 due to these sequentially connected cycles, which ultimately means that heat is transferred from the air to be introduced into the vehicle interior to the ambient air outside the vehicle.
  • the rotational operation of the tempering body 28 can be intermittent or variable rotational speed.
  • the heat transfer medium can dissipate heat from the part of the tempering body 28 positioned in such a state in a magnetic field heating area or can introduce heat into the tempering body 28 in the cooling areas in a corresponding manner.
  • the tempering moves in Movement phases continue until a, for example, previously positioned substantially in the region of a magnetic field heating portion of the Temperier stresses 28 is positioned in a circumferentially subsequent cooling region.
  • the duration of the phases during which the tempering body does not rotate or at a lower speed can be selected so that the required heat transfer takes place between the tempering body and the heat transfer medium.
  • the temperature control unit can of course also be used for heating the air to be introduced, for example, into a vehicle interior. In this case, the air passing in thermal interaction with the heat removal fluid in the region of the heat exchanger arrangement 60 is conducted into the vehicle interior or removed from the vehicle interior, and not the air coming into thermal contact with the heat input fluid in the area of the heat exchanger arrangement 52.
  • the temperature control device is particularly suitable for cooling, ie for use as a vehicle air conditioning unit, at higher ambient temperatures.
  • the positioning of the magnet arrangements 34 shown in the figures and the resulting substantially radial orientation of the magnetic field with a corresponding axial flow through the temperature-body receiving space 18 is particularly advantageous for providing comparatively large magnetic field strengths, since the radially opposing magnets 34, 36 due to their positioning comparatively close to each other a large field strength can be generated.
  • magnets alternatively or additionally in the region of the housing end faces 24, 26, so that basically a substantially axially oriented magnetic field is generated in each case by the magnet arrangements 34.
  • the respectively adjoining circulation lines could supply or remove the circulating fluid radially.

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Abstract

Ein Temperiergerät, insbesondere Fahrzeugtemperiergerät, umfasst einen von Wärmeträgermedium durchströmbaren oder/und umströmbaren, mit magnetokalorischem Material aufgebauten, vorzugsweise ringartigen Temperierkörper (28), ein den Temperierkörper (28) um eine Drehachse drehbar aufnehmendes Temperierkörperaufnahmegehäuse mit einem Temperierkörperaufnahmeraum, eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Temperiersektoren (I, II, III, IV) jeweils mit einem Kühlbereich (30) und einem in Umfangsrichtung neben dem Kühlbereich (30) angeordneten Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32), bei wenigstens zwei benachbarten Temperiersektoren (I, II, III, IV) eine Wärmeträgermediumzirkulation (40) von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) von einem dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV) zu dem Kühlbereich (30) des anderen dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV) und von dem Kühlbereich (30) des anderen dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV) zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) des einen dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV), wobei bei wenigstens einem Temperiersektor (I, II, III, IV) der Kühlbereich (30) von einem Wärmeeintragfluid zum Eintragen von Wärme in diesem Temperiersektor (I, II, III, IV) durchströmbar ist oder/und wobei bei wenigstens einem Temperiersektor (I, II, III, IV) der Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) von einem Wärmeabfuhrfluid zur Abfuhr von Wärme aus diesem Temperiersektor (I, II, III, IV) durchströmbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Temperiergerät, insbesondere ein Fahrzeugtemperiergerät, welches unter Ausnutzung des magnetokalorischen Effektes zum Kühlen oder Erwärmen beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums eingesetzt werden kann.
  • Bei Wärmepumpen, die unter Ausnutzung des magnetokalorischen Effektes arbeiten, wird magnetokalorisches Material alternierend in ein Magnetfeld hinein und aus dem Magnetfeld heraus bewegt. Beim Bewegen in das Magnetfeld hinein findet eine Spinausrichtung der Elektronen des magnetokalorischen Materials unter Einfluss des Magnetfeldes statt. Diese Spinausrichtung bzw. Ausrichtung der magnetischen Momente in dem Magnetfeld hat zur Folge, dass die magnetische Entropie sinkt. Da die Gesamtentropie des Systems nicht abnehmen kann, erhöht sich eine in einem Temperaturanstieg sich manifestierende thermische Entropie. Wird das magnetokalorische Material aus dem Magnetfeld heraus bewegt, findet der umgekehrte Prozess statt. Die Temperatur eines aus einem Magnetfeld herausbewegten magnetokalorischen Materials nimmt ab.
  • Da im Vergleich zu in konventionellen Kühlgeräten bzw. Wärmepumpen genutzten thermodynamischen Prozessen unter Ausnutzung des magnetokalorischen Effektes nur geringere Temperaturunterschiede hervorgerufen werden können, ist es zur Bereitstellung einer diese Temperaturunterschiede übersteigenden Temperaturänderung des magnetokalorischen Materials bzw. eines von diesem Wärme aufnehmenden Fluids erforderlich, mehrstufige Prozesse durchzuführen, in welchen durch Hintereinanderschaltung mehrerer den magnetokalorischen Effekt nutzender Systeme eine sukzessive Temperaturänderung erreicht wird.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unter Ausnutzung des magnetokalorischen Effekts arbeitendes Temperiergerät, insbesondere Fahrzeugtemperiergerät, bereitzustellen, welches bei einfachem und kompaktem Aufbau zur Erreichung größerer Temperaturänderungen betreibbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Temperiergerät, insbesondere Fahrzeugtemperiergerät, umfassend einen von Wärmeträgermedium durchströmbaren oder/und umströmbaren, mit magnetokalorischem Material aufgebauten, vorzugsweise ringartigen Temperierkörper, ein den Temperierkörper um eine Drehachse drehbar aufnehmendes Temperierkörperaufnahmegehäuse mit einem Temperierkörperaufnahmeraum, eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Temperiersektoren jeweils mit einem Kühlbereich und einem in Umfangsrichtung neben dem Kühlbereich angeordneten Magnetfeld-Erwärmungsbereich, bei wenigstens zwei benachbarten Temperiersektoren eine Wärmeträgermediumzirkulation von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich von einem dieser Temperiersektoren zu dem Kühlbereich des anderen dieser Temperiersektoren und von dem Kühlbereich des anderen dieser Temperiersektoren zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich des einen dieser Temperiersektoren, wobei bei wenigstens einem Temperiersektor der Kühlbereich von einem Wärmeeintragfluid zum Eintragen von Wärme in diesem Temperiersektor durchströmbar ist oder/und wobei bei wenigstens einem Temperiersektor der Magnetfeld-Erwärmungsbereich von einem Wärmeabfuhrfluid zur Abfuhr von Wärme aus diesem Temperiersektor durchströmbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Temperiergerät kann unter Ausnutzung des magnetokalorischen Effekts nach Art einer Wärmepumpe arbeiten, um durch thermische Wechselwirkung einerseits das Wärmeeintragfluid zu kühlen, andererseits das Wärmeabfuhrfluid zu erwärmen. Es wird also Wärme vom Wärmeeintragfluid auf das Wärmeabfuhrfluid übertragen. Je nachdem, ob das erfindungsgemäße Temperiergerät als Heizgerät oder als Kühlgerät genutzt werden soll, kann in einer zugeordneten Wärmetauscheranordnung das Wärmeeintragfluid genutzt werden, um ein anderes Medium, beispielsweise die in einem Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft, zu kühlen, oder kann das Wärmeabfuhrfluid genutzt werden, beispielsweise um die in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu erwärmen. Da die Effizienz des erfindungsgemäßen Temperiergeräts mit zunehmender Temperatur insbesondere des Wärmeeintragfluids zunimmt, ist der Einsatz als Kühlgerät, also beispielsweise als Fahrzeugklimatisiergerät, besonders vorteilhaft.
  • Um die zur Erzeugung des magnetokalorischen Effektes erforderliche magnetische Wechselwirkung bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass in Zuordnung zu jedem Magnetfeld-Erwärmungsbereich eine Magnetanordnung zur Erzeugung eines den Magnetfeld-Erwärmungsbereich durchsetzenden Magnetfeldes vorgesehen ist.
  • Dabei kann für eine effiziente magnetische Wechselwirkung einerseits und eine effiziente Abfuhr bzw. Zufuhr von Wärme andererseits vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem Temperiersektor die Magnetanordnung zur Erzeugung eines im Wesentlichen radial orientierten Magnetfeldes angeordnet ist oder/und die Wärmeträgermediumzirkulation zur Erzeugung einer den Magnetfeld-Erwärmungsbereich und den Kühlbereich im Wesentlichen axial durchströmenden Wärmeträgermediumströmung ausgebildet ist.
  • Alternativ bzw. zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem Temperiersektor die Magnetanordnung zur Erzeugung eines im Wesentlichen axial orientierten Magnetfeldes angeordnet ist oder/und die Wärmeträgermediumzirkulation zur Erzeugung einer den Magnetfeld-Erwärmungsbereich und den Kühlbereich im Wesentlichen radial durchströmenden Wärmeträgermediumströmung ausgebildet ist.
  • Um den Wärmeaustausch zwischen einem Kühlbereich und einem benachbarten Magnetfeld-Erwärmungsbereich in einfacher Weise bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass zur Bereitstellung einer Wärmeträgermediumzirkulation bei wenigstens zwei benachbarten Temperiersektoren wenigstens eine von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich zu dem Kühlbereich führende erste Zirkulationsleitung, wenigstens eine von dem Kühlbereich zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich führende zweite Zirkulationsleitung und eine Zirkulationspumpe vorgesehen sind.
  • Zur Bereitstellung des Temperierkörperaufnahmeraums in dem Temperierkörperaufnahmegehäuse wird vorgeschlagen, dass das Temperierkörperaufnahmegehäuse eine den Temperierkörperaufnahmeraum an einer ersten Radialseite in einer ersten Radialrichtung, vorzugsweise nach radial innen, begrenzende erste Gehäuseumfangswandung und eine den Temperierkörperaufnahmeraum an einer zweiten Radialseite in einer zweiten Radialrichtung, vorzugsweise nach radial außen, begrenzende zweite Gehäuseumfangswandung umfasst. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Temperierkörperaufnahmegehäuse eine den Temperierkörperaufnahmeraum an einer ersten Axialseite in einer ersten Axialrichtung begrenzende erste Gehäusestirnwandung und eine den Temperierkörperaufnahmeraum an einer zweiten Axialseite in einer der ersten Axialrichtung entgegengesetzten zweiten Axialrichtung begrenzende zweite Gehäusestirnwandung umfasst. Auf diese Art und Weise wird ein Aufbau geschaffen, bei welchem der Temperierkörper im Wesentlichen vollständig umkapselt ist und somit auch ohne der Gefahr von Leckagen nach außen von dem Wärmeträgerfluid der Wärmeträgerzirkulationen durchströmt werden kann.
  • Um das für die Erzeugung des magnetokalorischen Effekts erforderliche Magnetfeld in definierter Weise einstellen bzw. orientieren zu können, wird vorgeschlagen, dass die Magnetanordnung an einer ersten Radialseite oder/und einer ersten Axialseite bezüglich des Temperierkörperaufnahmeraums wenigstens einen ersten Magneten und an einer zweiten Radialseite oder/und einer zweiten Axialseite bezüglich des Temperierkörperaufnahmeraums wenigstens einen zweiten Magneten umfasst. Insbesondere kann bei derartigem Aufbau das Magnetfeld durch den Einsatz jeweils einer oder mehrerer Permanentmagnete generiert werden.
  • Zur Ausnutzung des bei dem erfindungsgemäßen Temperiergerät genutzten Wärmepumpeneffekts wird vorgeschlagen, dass eine von dem Wärmeabfuhrfluid durchströmbare Wärmetauscheranordnung zur Abgabe von Wärme von dem Wärmeabfuhrfluid vorgesehen ist, oder/und dass eine von dem Wärmeeintragfluid durchströmbare Wärmetauscheranordnung zur Aufnahme von Wärme in dem Wärmeeintragfluid vorgesehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Temperiergerät, insbesondere Fahrzeugtemperiergerät, umfassend einen von Wärmeträgermedium durchströmbaren oder/und umströmbaren, mit magnetokalorischem Material aufgebauten, vorzugsweise ringartigen Temperierkörper, ein den Temperierkörper um eine Drehachse drehbar aufnehmendes Temperierkörperaufnahmegehäuse mit einem Temperierkörperaufnahmeraum, eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung alternierend aufeinander folgenden Kühlbereichen und Magnetfeld-Erwärmungsbereichen, wobei wenigstens ein Kühlbereich von einem Wärmeeintragfluid durchströmbar ist, wenigstens ein Magnetfeld-Erwärmungsbereich von einem Wärmeabfuhrfluid durchströmbar ist, und wobei bei wenigstens einem Kühlbereich und einem diesem benachbarten Magnetfeld-Erwärmungsbereich eine Wärmeträgermediumzirkulation von dem Kühlbereich zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich und von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich zu dem Kühlbereich vorgesehen ist.
  • Aufgrund der alternierenden Abfolge von Kühlbereichen und Magnetfeld-Erwärmungsbereichen kann ein mehrstufiger Wärmepumpenprozess bereitgestellt werden, wobei jeweils ein Kühlbereich und ein benachbarter Magnetfeld-Erwärmungsbereich zur Bereitstellung eines Kreisprozesses mit durch magnetische Wechselwirkung hervorgerufener adiabatischer Erwärmung und nachfolgender adiabatischer Abkühlung im jeweiligen Kühlbereich zusammenwirken können.
  • Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der von dem Wärmeeintragfluid durchströmbare Kühlbereich und der von dem Wärmeabfuhrfluid durchströmbare Magnetfeld-Erwärmungsbereich zueinander benachbart angeordnet sind.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass ein derartiger Aufbau mit alternierend in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Kühlbereichen und Magnetfeld-Erwärmungsbereichen mit allen vorangehend erläuterten Merkmalsgruppen einzeln oder in Kombination ausgebildet sein kann.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine geöffnet dargestellte perspektivische Ansicht eines den magnetokalorischen Effekt nutzenden Temperiergerätes;
    Fig. 2
    eine axiale Ansicht des Temperiergerätes der Fig. 1;
    Fig. 3
    eine prinzipartige Darstellung, welche den bei dem Temperiergerät der Fig. 1 in mehreren Prozessstufen ablaufenden Wärmepumpeneffekt veranschaulicht;
    Fig. 4
    eine perspektivische Darstellung des Temperiergeräts, in welchem die verschiedenen Fluidströmungen veranschaulicht sind.
  • In den Figuren ist ein beispielsweise zur thermischen Konditionierung, insbesondere zum Kühlen, eines Fahrzeuginnenraums einsetzbares Temperiergerät allgemein mit 10 bezeichnet. Das in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht dargestellte Temperiergerät 10 umfasst ein Temperierkörperaufnahmegehäuse 12, das beispielsweise aus zwei zueinander im Wesentlichen gleich aufgebauten, in Richtung einer Gehäuseachse A aufeinander folgend angeordneten Gehäuseschalen 14, 16 ausgebildet sein kann. Das Gehäuse 12 bzw. jede der Gehäuseschalen 14, 16 ist mit einer einen allgemein mit 18 bezeichneten, beispielsweise ringzylindrisch ausgebildeten Temperierkörperaufnahmeraum nach radial innen begrenzenden ersten Gehäuseumfangswandung 20 und nach radial außen begrenzenden zweiten Gehäuseumfangswandung 22 ausgebildet. An den beiden axialen Enden des Temperierkörperaufnahmegehäuses 12 kann der Temperierkörperaufnahmeraum 18 beispielsweise durch jeweilige die erste Gehäuseumfangswandung 20 und die zweite Gehäuseumfangswandung 22 verbindende, ringartige Gehäusestirnwandungen 24 bzw. 26 abgeschlossen sein.
  • In dem somit im Wesentlichen fluiddicht gekapselten Temperierkörperaufnahmeraum 18 ist ein in seiner Formgebung an die Formgebung des Temperierkörperaufnahmeraums 18 angepasster und somit beispielsweise ebenfalls im Wesentlichen ringzylindrisch ausgebildeter Temperierkörper 28 um die Gehäuseachse A drehbar aufgenommen. Der Temperierkörper 28 kann in dem im Wesentlichen feststehenden Temperierkörperaufnahmegehäuse 12 durch einen beispielsweise auch in dieses Gehäuse integrierten elektromotorischen Antrieb zur Drehung angetrieben werden. Dieser Antrieb kann beispielsweise in einem axialen Endbereich des Temperierkörperaufnahmegehäuses 12 eine Statoranordnung und in dem zugeordneten axialen Endbereich des Temperierkörpers 28 eine mit diesem um die Gehäuseachse A drehbare Rotoranordnung eines Elektromotors umfassen. Der Temperierkörper 28 ist mit magnetokalorischem Material aufgebaut. Derartiges magnetokalorisches Material zeichnet sich dadurch aus, dass aufgrund der bei Bewegung desselben in ein Magnetfeld hinein erfolgenden Ausrichtung der magnetischen Momente in dem Material eine Erwärmung desselben auftritt, während dann, wenn das magnetokalorische Material aus dem Magnetfeld heraus bewegt wird, eine Abkühlung erfolgt. Durch das alternierende Bewegen in ein Magnetfeld hinein und aus einem Magnetfeld heraus kann ein Kreisprozess erzeugt werden, bei welchem dem im Magnetfeld sich befindenden und erwärmten magnetokalorischem Material Wärme entzogen wird und dem außerhalb des Magnetfelds positionierten und somit auf niedrigerem Temperaturniveau sich befindenden magnetokalorischem Material Wärme zugeführt. Dieser Kreisprozess ermöglicht den Einsatz eines so aufgebauten Temperiergeräts 10 als Wärmepumpe.
  • Um aus dem Temperierkörper 38 Wärme abzuführen bzw. dem Temperierkörper 28 Wärme zuzuführen, wird dieser von einem Fluid, im Allgemeinen einer Flüssigkeit, umströmt bzw. durchströmt. Hierzu kann der Temperierkörper 28 mit poröser oder mit Durchströmöffnungen bzw. Kanälen ausgebildeter Struktur bereitgestellt werden, so dass ein, wie nachfolgend noch erläutert, den Temperierkörperaufnahmeraum 18 durchströmendes Fluid Wärme aus dem Temperierkörper 28 abführen oder in diesen eintragen kann.
  • Die im Allgemeinen kreisringartige Struktur des Temperiergeräts 10 ist bei dem in den Figuren dargestellten Ausgestaltungsbeispiel so wie in Fig. 3 dargestellt in insgesamt vier Temperiersektoren I bis IV unterteilt. Jeder der Temperiersektoren I bis IV umfasst in Umfangsrichtung um die Gehäuseachse A aufeinander folgend bzw. nebeneinander angeordnet einen Kühlbereich 30 und einen Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32. Es ergibt sich somit eine alternierende Umfangsabfolge von Kühlbereichen 30 und Magnetfeld-Erwärmungsbereichen 32 der vier Temperiersektoren I bis IV.
  • Wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar, ist jedem der insgesamt vier Magnetfeld-Erwärmungsbereichen 32 eine allgemein mit 34 bezeichnete Magnetanordnung zugeordnet. Jede dieser Magnetanordnungen 34 kann beispielsweise mit einem oder mehreren im Bereich der ersten Gehäuseumfangswandung 20 jeweils angeordneten Magneten 36, insbesondere Permanentmagneten, sowie einem oder mehreren im Bereich der zweiten Gehäuseumfangswandung 22, also radial außerhalb des Temperierkörpers 28 angeordneten Magneten 38, insbesondere Permanentmagneten, ausgebildet sein. Somit kann in Zuordnung zu jedem der Magnetfeld-Erwärmungsbereiche 32 ein dieses im dargestellten Beispiel im Wesentlichen radial durchsetzendes Magnetfeld M bereitgestellt werden.
  • Bei in Umfangsrichtung benachbarten Temperiersektoren ist zwischen dem Kühlbereich 32 eines dieser Temperiersektoren und dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 des anderen dieser Temperiersektoren jeweils eine allgemein mit 40 bezeichnete Wärmeträgermediumzirkulation bereitgestellt. Diese umfasst eine von einem jeweiligen Magnetfeld-Erwärmungsbereich zu einem benachbarten Kühlbereich führende erste Zirkulationsleitung 42 und eine von diesem Kühlbereich 30 zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 führende zweite Zirkulationsleitung 44. In einer der Zirkulationsleitungen, beispielsweise der ersten Zirkulationsleitung 42, kann eine Zirkulationspumpe 45 vorgesehen sein, welche zum Aufrechterhalten der Zirkulation des Wärmeträgermediums betrieben werden kann. Wie die Fig. 3 dies zeigt, sind bei der Aufgliederung in insgesamt vier Temperiersektoren I bis IV insgesamt drei derartige Wärmeträgermediumzirkulationen 40 in Umfangsrichtung aufeinander folgend vorgesehen. Dabei kann der konstruktive Aufbau derart sein, dass das in einer jeweiligen Wärmeträgermediumzirkulation zirkulierende Wärmeträgermedium den Temperierkörper 28 im Wesentlichen in Richtung der Gehäuseachse A durchströmt, also im Wesentlichen einer Richtung, orthogonal zur Richtung des in den Magnetfeld-Erwärmungsbereichen 32 bereitgestellten Magnetfeldes M. Hierzu können beispielsweise die ersten und zweiten Zirkulationsleitungen 42, 44 jeweils im Bereich der ersten Gehäusestirnwandung 24 bzw. der zweiten Gehäusestirnwandung 26 in den Temperierkörperaufnahmeraum 18 einmünden. Es ist darauf hinzuweisen, dass im Temperierkörperaufnahmeraum 18 in Umfangsrichtung keine Trennung der verschiedenen Fluidzirkulationen 40 voneinander erfolgt. Diese sind im Wesentlichen dadurch bereitgestellt bzw. aufgebaut, dass im Verlaufe der Rotation des Temperierkörpers 28 im Temperierkörperaufnahmeraum 18 Fluid in einem bestimmten Umfangsbereich jeweils in den Temperierkörperaufnahmeraum 18 und somit auch den Temperierkörper 28 eintritt und am anderen axialen Endbereich auch Fluid im gleichen Umfangsbereich aus dem Temperierkörper 28 bzw. dem Temperierkörperaufnahmeraum 18 austritt.
  • In Zuordnung zum Kühlbereich 30 des Temperiersektors IV ist eine allgemein mit 46 bezeichnete Zirkulation eines Wärmeeintragfluids vorgesehen. Diese Zirkulation 46 umfasst eine Zirkulationsleitung 48, die im Bereich des Kühlbereichs 30 des Temperiersektors IV an den Gehäusestirnseiten 24 bzw. 26 in den Temperierkörperaufnahmeraum 18 einmündet, so dass in diesem Umfangsbereich Wärmeeintragfluid in den Temperierkörperaufnahmeraum 18 und somit den Temperierkörper 28 eingeleitet und daraus auch abgezogen werden kann. Um das Wärmeeintragfluid zur Zirkulation anzutreiben, ist in der Zirkulationsleitung 48 eine Zirkulationspumpe 50 vorgesehen. Ferner ist eine Wärmetauscheranordnung 52 vorgesehen, in welcher das in der Zirkulationsleitung 48 strömende Wärmeeintragfluid Wärme aufnehmen kann. Beispielsweise kann eine thermische Wechselwirkung erfolgen zwischen der in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft und dem in der Zirkulationsleitung 48 zirkulierenden Wärmeeintragfluid.
  • In Zuordnung zu dem dem Kühlbereich 30 des Temperiersektors IV unmittelbar benachbarten Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 des Temperiersektors I ist eine Zirkulation 54 von Wärmeabfuhrfluid vorgesehen. Diese Zirkulation 54 umfasst eine Zirkulationsleitung 56, welche im Bereich des Magnetfeld-Erwärmungsbereichs 32 des Temperiersektors I an den beiden Gehäusestirnseiten 24, 26 in den Temperierkörperaufnahmeraum 18 einmündet, so dass in diesem Umfangsbereich eine den Temperierkörper 28 durchsetzende oder/und umströmende Strömung von Wärmeabfuhrfluid erzeugt werden kann. Um das Wärmeabfuhrfluid zur Zirkulation anzutreiben, ist eine Zirkulationspumpe 58 in der Zirkulationsleitung 56 vorgesehen. Ferner ist in der Zirkulationsleitung 56 eine Wärmetauscheranordnung 60 vorgesehen. In dieser Wärmetauscheranordnung 60 kann das in der Zirkulationsleitung 56 strömende Wärmeabfuhrfluid Wärme auf ein weiteres Medium, beispielsweise die Umgebungsluft außerhalb eines Fahrzeuginnenraums, übertragen.
  • Aufgrund der vorangehend angesprochenen nicht vorhandenen strömungstechnischen Trennung der Wärmeträgermediumzirkulationen 40 voneinander bzw. auch bezüglich der Zirkulation 46 des Wärmeeintragfluids bzw. der Zirkulation 54 des Wärmeabfuhrfluids wird für das in den verschiedenen Wärmeträgermedium-Zirkulationen 40 zirkulierende Wärmeträgermedium das gleiche Fluid, insbesondere die gleiche Flüssigkeit verwendet, wie für die Zirkulation 46 bzw. die Zirkulation 54. Insbesondere kann hier bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung auf Wasser als Fluid zurückgegriffen werden.
  • Nachfolgend wird der Betrieb des Temperiergeräts 10 zum Kühlen der im Bereich der Wärmetauscheranordnung 52 mit dem in der Zirkulation 46 zirkulierenden Fluid in thermischen Wechselwirkung gebrachten Luft, welche in einen Fahrzeuginnenraum eingespeist werden soll, beschrieben. Es sei hierfür zunächst angenommen, dass bei Inbetriebnahme des Temperiergeräts 10 alle Systembereiche und auch das in verschiedenen Bereichen zirkulierende Fluid auf der gleichen Temperatur sind und dass der ringartig ausgestaltete Temperierkörper im Temperierkörperaufnahmeraum im Gegenuhrzeigersinn rotiert.
  • Betrachtet man zunächst denjenigen Umfangsbereich des Temperierkörpers 28 welcher in diesem Anfangszustand im Kühlbereich 30 des Temperiersektors IV positioniert ist, so wird dieser Umfangsbereich am Beginn der Rotation des Temperierkörpers 28 sich entgegen dem Uhrzeigersinn in den Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 des Temperiersektors I bewegen. Aufgrund des vorangehend bereits erläuterten physikalischen Effekts der Spinausrichtung in dem im Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 vorhandenen Magnetfeld M erwärmt sich der in diesen Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 eintretende Bereich des Temperierkörpers 28. Er wird daher eine Temperatur aufweisen, die über der auf Umgebungstemperaturniveau liegenden Temperatur des in der Zirkulation 54 strömenden Wärmeabfuhrfluids liegt. Dies bedeutet, dass das Wärmeabfuhrfluid Wärme vom Temperierkörper 28 aufnimmt und diese im Bereich der Wärmetauscheranordnung 60 auf die beispielsweise ebenfalls auf dem Anfangstemperaturniveau sich befindende Umgebungsluft überträgt.
  • In entsprechender Weise bewegt sich am Beginn des Prozesses ein zuvor im Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 des Temperiersektors IV positionierter Bereich des ringartigen Temperierkörpers 28 in den Kühlbereich 30 des Temperiersektors IV. Da dabei dieser Bereich des Temperierkörpers 28 aus dem im Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 des Temperiersektors IV vorhandenen Magnetfeld M herausbewegt wird, geht die Spinausrichtung verloren und der Temperierkörper 28 kühlt sich lokal ab. Dies bedeutet, dass auch das in der Zirkulation 46 strömende Wärmeeintragfluid abgekühlt wird bzw. Wärme auf den Temperierkörper 28 überträgt. Das im Vergleich zur zunächst vorhandenen Umgebungstemperatur den Temperierkörperaufnahmeraum 18 verlassende Wärmeeintragfluid durchströmt die Wärmetauscheranordnung 52 und nimmt dabei von der auf höherem Temperaturniveau, zunächst also auf Umgebungstemperaturniveau, befindlichen und in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft Wärme auf. Diese Luft wird somit gekühlt und kann gekühlt in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet werden.
  • Im Bereich jeder der in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Zirkulationen 40 findet zwischen dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 des Temperiersektors I und dem Kühlbereich 30 des Temperiersektors IV ein entsprechender Prozess statt. Jeder in einen Magnetfeld-Erwärmungsbereich 32 eintretende Umfangsbereich des Temperierkörpers 28 wird erwärmt und jeder in einen Kühlbereich 30 eintretende Umfangsbereich des Temperierkörpers 28 wird abgekühlt. Um dabei den vorangehend angesprochenen Kreisprozess mit Übertragung von Wärme vermittels eines Wärmeträgermediums zu generieren, sind die Zirkulationen 40 vorgesehen, so dass derartige Kreisprozesse mehrstufig hintereinander geschaltet sind und in jedem der in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Kreisprozesse eine Temperaturänderung, insbesondere Temperaturabnahme des Temperierkörpers 28 bei seiner Bewegung im Gegenuhrzeigersinn hervorgerufen werden kann. Die in den aufeinander folgenden Kreisprozessen generierten Temperaturänderungen addieren bzw. überlagern sich zu einer Gesamttemperaturänderung. Dies bedeutet, dass aufgrund dieser nacheinander geschalteten Kreisprozesse Wärme vom Wärmeeintragfluid in der Zirkulation 46 auf das Wärmeabfuhrfluid in der Zirkulation 54 übertragen wird, was letztendlich bedeutet, dass Wärme von der in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft auf die außerhalb des Fahrzeugs sich befindende Umgebungsluft übertragen wird.
  • Aufgrund der Rotation des Temperierkörpers 28 im Temperierkörperaufnahmeraum 18 findet ein alternierender Erwärmungs- bzw. Abkühlprozess des Temperierkörpers 28 in den aufeinander folgenden Temperiersektoren I bis IV statt. Um bei der Rotation des Temperierkörpers 28 eine ausreichende thermische Wechselwirkung des die jeweiligen Temperiersektoren I bis IV durchströmenden Wärmeträgermediums mit dem darin vorhandenen magnetokalorischen Material des Temperierkörpers 28 zu ermöglichen, kann der Rotationsbetrieb des Temperierkörpers 28 intermittierend bzw. mit variabler Rotationsgeschwindigkeit erfolgen. Somit kann gewährleistet werden, dass immer dann, wenn ein beispielsweise in seiner Umfangserstreckung der Umfangserstreckung eines Magnetfeld-Erwärmungsbereichs bzw. eines Kühlbereichs entsprechender Abschnitt des Temperierkörpers 28 sich in einen in Umfangsrichtung folgenden Kühlbereich bzw. Magnetfeld-Erwärmungsbereich bewegt hat, durch vorübergehendes Absenken der Drehgeschwindigkeit des Temperierkörpers 28 oder durch vorübergehendes Anhalten des Temperierkörpers 28 das Wärmeträgermedium aus dem in einem derartigen Zustand in einem Magnetfeld-Erwärmungsbereich positionierten Teil des Temperierkörpers 28 Wärme abtragen kann bzw. in entsprechender Weise in den Kühlbereichen Wärme in den Temperierkörper 28 eintragen kann. Zwischen derartigen Wärmeaustauschphasen mit geringerer Drehgeschwindigkeit bzw. nicht rotierendem Temperierkörper 28 bewegt sich der Temperierkörper in Bewegungsphasen weiter, bis eine beispielsweise zuvor im Wesentlichen im Bereich eines Magnetfeld-Erwärmungsbereich positionierter Teil des Temperierkörpers 28 in einem in Umfangsrichtung dann folgenden Kühlbereich positioniert ist. Die Dauer der Phasen, während welchen der Temperierkörper nicht bzw. mit geringerer Geschwindigkeit rotiert, kann so gewählt werden, dass der erforderliche Wärmeübertrag zwischen dem Temperierkörper und dem Wärmeträgermedium erfolgt.
  • Dabei kann selbstverständlich durch entsprechend andere Teilung auch die Hintereinanderschaltung von mehr oder weniger als vier derartigen Temperiersektoren und im Zusammenhang damit generierten Wärmeträgermediumzirkulationen bereitgestellt werden. Auch müssen nicht notwendigerweise die in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Kühlbereiche und Magnetfeld-Erwärmungsbereiche jeweils mit zueinander gleicher Umfangserstreckung ausgebildet sein. Ferner kann das Temperiergerät selbstverständlich auch zum Erwärmen der beispielsweise in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft genutzt werden. In diesem Falle wird die im Bereich der Wärmetauscheranordnung 60 in thermische Wechselwirkung mit dem Wärmeabfuhrfluid tretende Luft in den Fahrzeuginnenraum geleitet bzw. dem Fahrzeuginnenraum entnommen, und nicht die im Bereich der Wärmetauscheranordnung 52 in thermische Wechselwirkung mit dem Wärmeeintragfluid kommende Luft. Da die vorangehend beschriebenen mehrstufig aufeinander folgenden Kreisprozesse jedoch bei höherem Temperaturniveau des Wärmeträgermediums bzw. des Wärmeabfuhrfluids bzw. des Wärmeeintragfluids effizienter ablaufen, ist das erfindungsgemäße Temperiergerät besonders zum Kühlen, also zum Einsatz als Fahrzeugklimatisiergerät, bei höheren Umgebungstemperaturen geeignet.
  • Die in den Figuren dargestellte Positionierung der Magnetanordnungen 34 und die dadurch hervorgerufene, im Wesentlichen radiale Orientierung des Magnetfelds bei entsprechender axialer Durchströmung des Temperierkörperaufnahmeraums 18 ist insbesondere zum Bereitstellen vergleichsweise großer Magnetfeldstärken besonders vorteilhaft, da durch die radial einander gegenüberliegenden Magnete 34, 36 aufgrund deren Positionierung vergleichsweise nahe beieinander eine große Feldstärke erzeugt werden kann. Gleichwohl ist es durchaus möglich, Magnete alternativ oder zusätzlich im Bereich der Gehäusestirnseiten 24, 26 anzuordnen, so dass grundsätzlich durch die Magnetanordnungen 34 jeweils ein im Wesentlichen axial orientiertes Magnetfeld generiert wird. Gleichermaßen könnten im Bereich der verschiedenen Kühlbereiche bzw. Magnetfeld-Erwärmungsbereiche die dort jeweils anschließenden Zirkulationsleitungen das zirkulierende Fluid radial zuführen bzw. abführen.

Claims (11)

  1. Temperiergerät, insbesondere Fahrzeugtemperiergerät, umfassend:
    - einen von Wärmeträgermedium durchströmbaren oder/und umströmbaren, mit magnetokalorischem Material aufgebauten, vorzugsweise ringartigen Temperierkörper (28),
    - ein den Temperierkörper (28) um eine Drehachse (A) drehbar aufnehmendes Temperierkörperaufnahmegehäuse (12) mit einem Temperierkörperaufnahmeraum (18),
    - eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Temperiersektoren (I, II, III, IV) jeweils mit einem Kühlbereich (30) und einem in Umfangsrichtung neben dem Kühlbereich (30) angeordneten Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32),
    - bei wenigstens zwei benachbarten Temperiersektoren (I, II, III, IV) eine Wärmeträgermediumzirkulation (40) von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) von einem dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV) zu dem Kühlbereich (30) des anderen dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV) und von dem Kühlbereich (30) des anderen dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV) zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) des einen dieser Temperiersektoren (I, II, III, IV),
    wobei bei wenigstens einem Temperiersektor (I, II, III, IV) der Kühlbereich (30) von einem Wärmeeintragfluid zum Eintragen von Wärme in diesem Temperiersektor (I, II, III, IV) durchströmbar ist oder/und wobei bei wenigstens einem Temperiersektor (I, II, III, IV) der Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) von einem Wärmeabfuhrfluid zur Abfuhr von Wärme aus diesem Temperiersektor (I, II, III, IV) durchströmbar ist.
  2. Temperiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Zuordnung zu jedem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) eine Magnetanordnung (34) zur Erzeugung eines den Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) durchsetzenden Magnetfeldes (M) vorgesehen ist.
  3. Temperiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Temperiersektor (I, II, III, IV) die Magnetanordnung (34) zur Erzeugung eines im Wesentlichen radial orientierten Magnetfeldes (M) angeordnet ist oder/und dass die Wärmeträgermediumzirkulation (40) zur Erzeugung einer den Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) und den Kühlbereich (30) im Wesentlichen axial durchströmenden Wärmeträgermediumströmung ausgebildet ist.
  4. Temperiergerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Temperiersektor (I, II, III, IV) die Magnetanordnung (34) zur Erzeugung eines im Wesentlichen axial orientierten Magnetfeldes angeordnet ist oder/und dass die Wärmeträgermediumzirkulation (40) zur Erzeugung einer den Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) und den Kühlbereich (30) im Wesentlichen radial durchströmenden Wärmeträgermediumströmung ausgebildet ist.
  5. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung einer Wärmeträgermediumzirkulation (40) bei wenigstens zwei benachbarten Temperiersektoren (I, II, III, IV) wenigstens eine von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) zu dem Kühlbereich (30) führende erste Zirkulationsleitung (42), wenigstens eine von dem Kühlbereich (30) zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) führende zweite Zirkulationsleitung (44) und eine Zirkulationspumpe (45) vorgesehen sind.
  6. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierkörperaufnahmegehäuse (12) eine den Temperierkörperaufnahmeraum (18) an einer ersten Radialseite in einer ersten Radialrichtung, vorzugsweise nach radial innen, begrenzende erste Gehäuseumfangswandung (20) und eine den Temperierkörperaufnahmeraum (18) an einer zweiten Radialseite in einer zweiten Radialrichtung, vorzugsweise nach radial außen, begrenzende zweite Gehäuseumfangswandung (22) umfasst.
  7. Temperiergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierkörperaufnahmegehäuse (12) eine den Temperierkörperaufnahmeraum (18) an einer ersten Axialseite in einer ersten Axialrichtung begrenzende erste Gehäusestirnwandung (24) und eine den Temperierkörperaufnahmeraum (18) an einer zweiten Axialseite in einer der ersten Axialrichtung entgegengesetzten zweiten Axialrichtung begrenzende zweite Gehäusestirnwandung (26) umfasst.
  8. Temperiergerät einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (34) an einer ersten Radialseite oder/und einer ersten Axialseite bezüglich des Temperierkörperaufnahmeraums (18) wenigstens einen ersten Magneten (36) und an einer zweiten Radialseite oder/und einer zweiten Axialseite bezüglich des Temperierkörperaufnahmeraums (18) wenigstens einen zweiten Magneten (38) umfasst.
  9. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Wärmeabfuhrfluid durchströmbare Wärmetauscheranordnung (60) zur Abgabe von Wärme von dem Wärmeabfuhrfluid vorgesehen ist, oder/und dass eine von dem Wärmeeintragfluid durchströmbare Wärmetauscheranordnung (52) zur Aufnahme von Wärme in dem Wärmeeintragfluid vorgesehen ist.
  10. Temperiergerät, insbesondere Fahrzeugtemperiergerät,
    - einen von Wärmeträgermedium durchströmbaren oder/und umströmbaren, mit magnetokalorischem Material aufgebauten, vorzugsweise ringartigen Temperierkörper (28),
    - ein den Temperierkörper (28) um eine Drehachse (A) drehbar aufnehmendes Temperierkörperaufnahmegehäuse (12) mit einem Temperierkörperaufnahmeraum (18),
    - eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung alternierend aufeinander folgenden Kühlbereichen (30) und Magnetfeld-Erwärmungsbereichen (32), wobei wenigstens ein Kühlbereich (30) von einem Wärmeeintragfluid durchströmbar ist, wenigstens ein Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) von einem Wärmeabfuhrfluid durchströmbar ist, und wobei bei wenigstens einem Kühlbereich (30) und einem diesem benachbarten Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) eine Wärmeträgermediumzirkulation (40) von dem Kühlbereich (30) zu dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) und von dem Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) zu dem Kühlbereich (30) vorgesehen ist.
  11. Temperiergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Wärmeeintragfluid durchströmbare Kühlbereich (30) und der von dem Wärmeabfuhrfluid durchströmbare Magnetfeld-Erwärmungsbereich (32) zueinander benachbart angeordnet sind.
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